【文章內(nèi)容簡介】 滾動軸承時，由于軸承外徑較大，軸頸尺寸不能過大，近似地選擇。另外，只要條件允許，輥頸直徑和輥身的過渡圓角均應(yīng)選大一些。根據(jù)公式 Dd )~(? 和dl )3~2(? 可以確定工作輥輥頸直徑 mmDd 11 ?? 和輥頸長度mmmml ??? 輥距 Dp ??? （其中 ~?? ，壓彎量單獨調(diào)節(jié)時 ? 取較大值，集體調(diào)節(jié)時取較小值， D 為輥子最大直徑）。所以 mmmmp ??? 再從表 113（ 參考文獻 [2]）中由 MNW X ?? 36450 知輥距 mmp 160? 比較合適。下面根據(jù)以往經(jīng)驗數(shù)據(jù)及已有變輥距矯直機做參考，確定各處輥距如圖 所示： 正文 10 圖 本矯直輥系各輥距大小 輥長 mmaBL 1700202150039。m a x ????? （ mmB 1000max ? 時， mma 200~5039。 ? ； mmB 1000max ? 時， mma 350~20039。 ? ） 3. 支撐輥 前面已經(jīng) 確定支撐輥直徑為 100? 。下面確定支撐輥的布置方式和相關(guān)尺寸： 由于上面所設(shè)置的輥距較小，同時工作輥輥徑與輥身比值處于中間，既不大也不小，故這里考慮采用垂直布置方案。為了調(diào)整工作輥的撓度，有效地消除板帶的局部瓢曲或單、雙邊浪形。這里采用多段支撐輥矯直方案。其各段支撐輥可以單獨調(diào)整壓下，沿工作輥長度方向可使帶材產(chǎn)生不同的變形，以消除板帶邊緣或中部的板形缺陷。具體布置形式如圖 ： 正文 11 圖 支撐輥布置圖 圖 1—— 消除雙邊浪形 圖 2—— 消除中間瓢曲 圖 3— — 消除單邊浪形 與工作輥一樣，我們可以得到支撐輥輥頸直徑為 mmDd 22 ??? 和輥頸長度mmdl 22 ??? 力能參數(shù) 1. 確定壓彎量并計算矯直力 1）壓彎量 前面已經(jīng)確定壓彎方案選擇線性遞減壓彎方案，現(xiàn)首先確定入口及出口處的壓彎量： 已知矯直機為 1 7 0 0100/9011 ???? 類型。工件尺寸為 41450 ??? HB ，代表鋼種為 TiNiGr 9181 ，取其 M P aEM P aS 2 0 0 0 0 0,300 ??? 。 該方案中規(guī)定變形大致范圍為 5??C 。 ?C 包含 0C 和 WC ，工件通過第二輥后， 0C 方向趨同 ，但是 0C 中包含最大和最小的彎曲狀態(tài)，而最小的 00?C ， 要使這個 0C 在 反彎之后也獲得一種與其他 0C 相差不多的彈復能力，就必須采用加大的 max2MCW ? 。由于 ?M （見參考文獻 [2]），故取 ???WC 。假設(shè)鋼板原始的彎曲最大為50?C ，則第二輥后的彈復曲率比為 ?????? ?CMC f 其殘留曲率比為 ????? fWC CCC 這個 12?CC ，需用彈塑性撓度計算法。由公式 1165（文獻 2）知 222 CfW ??? ?? 其中 ??? ?Cf? )169/()21820( 2 24 223 24 22 ?????? CCCCCC CCCCC? 所以 ??? CfW ??? 222 ????? EHl StWW ???? 出口壓彎撓度 ?? tW ?? 所以入口壓彎量為 22 ?? W?? ，出口為 ?? t?? 由于輥數(shù)為 11，那么上輥組的傾斜度為： ?? ????? ???? ?? ）（）（ ）（）（ ）（ pnpn tWtW ????? 所以 r c ta n ??? 由 ?? ， ?? ， ?? ， tiWi ??? 2? 得表 ： 表 各輥子壓彎量 正文 12 ?? ?W? ?? ?W? ?? ?W? ?? ?W? ?? ?W? ?? ?W? ?? ?W? ?? ?W? ?? ?W? 圖 為第 2 到第 10 輥每個輥子的壓彎量，從這個圖中明顯地看出壓下方式為線性遞減壓下： 圖 線性遞減壓下 2）矯直力 查圖 314（文獻 [2]）得 1,, 1098765432 ????????? WWWWWWWWW CCCCCCCCC 根 據(jù) 公 式 MNBHMSt ???????? 322 514506 ? 和( Witi CMM ?? 得各個輥子處的彎矩為： MNMMNMMNMMNMMNMMNMMNMMNMMNM???????????????????????????3103938373635343332,, 正文 13 按連續(xù)梁的三彎矩方程式tiiii MMMMpF )2(2 11 ?? ???計算后（其中 tM 前面已經(jīng)給出計算式子 ）寫出矯直力為： KNFKNFKNFKNFKNF KNKNFFKNFKNFKNFKNF , ,, 1110987 654321 ????? ?????? 2. 軸承壓力 矯直輥所承受的矯直力直接作用于軸承上。機架結(jié)構(gòu)采用簡支式結(jié)構(gòu)。如圖 所示為輥子軸承受力分析圖： 圖 矯直輥軸承受力圖 那么 FbabFa ?? FbaaFb ?? FFF ba ?? 軸承受力總和為 ??? ?? ba FFF 取 ba? ，那么各個輥子兩端的軸承受力大小可以計算如下： KNFFKNFFKNFFKNFFKNFFKNFFKNFFKNFFKNFFKNFFKNFFFbababababababababababa,,111110109988776655443322111??????????????????????? 所以 KNFFF ba 4 0 8??? ??? 2． 矯直輥轉(zhuǎn)矩 矯直輥在矯直力作用下所需克服的阻力包括軸承摩擦阻力、輥面與工件間的滾動摩擦阻力及工件的塑性變形阻力。下面分別求這兩個力 1） 軸承摩擦阻力 前面已經(jīng)確定機架結(jié)構(gòu)為簡支結(jié)構(gòu)，那么根據(jù)下面公式（參考文獻 [2]）即可求得該摩擦阻力： MNMNFdfT m ??????????? ?? ()2( 33? 正文 14 其中 f 為工件與輥面的滾動摩擦系數(shù)，板材為 0 0 0 ~0 0 0 ?f ； 高溫板材為?f ； ? 為軸承摩擦系數(shù)，尼龍軸承 ~?? ； 青銅軸承 ~?? ；滾動軸承 ~?? 。 d 為軸頸直徑。 2） 工件塑性變形阻力： ?? ?? ?? 1212nJinJij uRT ? 其中 Ji? 是第 i 輥處的轉(zhuǎn)矩， Ji? 是第 i 輥處的矯直變形能 這里 )]3)(1(413[)1( 22 ?????? ????? iiitJi 其中 t? 可由下式子計算： MMNMMNBH St /)10300(1026 26112 ??????? ??? ?? 將 WC 代替 ?C 代 入??C1? 得 1, , 10987 65432 ???? ????? ???? ????? 從而根據(jù)上面給出的公式求得每個輥子處的矯直變形能為 0/ 8 1/ 9 8/ 1 8 9/ 9 9 8108642?????????JJJJJMMNMMNMMNMMN????? MMNMMNMMNMMNJJJJ// 5 1/ 4 9/ 5 3 99753???????????? 進而求得工件塑性變形阻力為 MNMNT J ???????????? )( 3） 總轉(zhuǎn)矩 上面兩個阻力求出之后，相加即得總轉(zhuǎn)矩 MNTTT Jm ?????? 7 1 4 0 8 3． 矯直功率 為了使矯直機適應(yīng)生產(chǎn)線，速度取生產(chǎn)線速度 smv /? 。又因為有支撐輥，矯直機傳動系統(tǒng)效率可取為 ?? 。那么計算到電機處的驅(qū)動功率為 KWRTvN ?? ??? ? 液壓壓下系統(tǒng)設(shè)計及計算 電液伺服系統(tǒng)簡介 電液伺服系統(tǒng)除 了具有液壓系統(tǒng)多固有的特點之外，還有自身明顯的特點。這種系統(tǒng)動作靈敏，頻帶寬，控制精度高，但是價格昂貴，抗污染性較差，效率低。該系統(tǒng)中最重要的元件是電液伺服閥。 正文 15 電液伺服控制系統(tǒng)一般由以下幾個部分組成：指令元件，控制放大器，電液伺服閥，液壓缸 或者液壓馬達，被控對象和檢測元件。由圖可以看出該系統(tǒng)是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。如圖 所示 圖 電液伺服系統(tǒng)的基本組成 液壓壓下系統(tǒng)的組成 平行多輥矯直機的發(fā)展歷史較長，輥系結(jié)構(gòu)形式很多 。線性遞減壓下的板材矯直機的輥系結(jié)構(gòu)是：所有上輥都固定在上輥驅(qū)動平板上或者上輥連接裝置上，通過控制驅(qū)動平板來控制壓下量。其結(jié)構(gòu)如圖 所示 圖 線性遞減法輥系結(jié)構(gòu) 從上圖可以看出，整個系統(tǒng)主要部件就是上下排輥。前后輥縫要可調(diào)，且排輥自身要轉(zhuǎn)動。 液壓壓下系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)由空間分立的三個部分 組成：以 PLC 為核心的電氣控制柜、以泵和閥為主體的液壓柜、以液壓缸、馬達和上下排輥為主體的機械結(jié)構(gòu)。電氣柜有電源、電氣保護元件、 PLC、放大器（ 6 個伺服閥放大器），面板（配置觸摸屏、開關(guān)、按扭、指示燈）等；液壓柜下部為油箱，上部為泵組和閥組；機械部分的上部安裝液壓缸（缸體上有壓力傳感器），六個位移傳感器安裝在上下兩部分之間。 液壓控制系統(tǒng)工作原理 由于本人對液壓系統(tǒng)了解程度不夠，這里只對液壓壓下系統(tǒng)進行原理上的介紹，并對部分液壓元件進行設(shè)計計算。 該系統(tǒng)是決定板材矯直效果的關(guān)鍵部分，采用閉環(huán)控制 。圖形如下面 正文 16 圖 液壓控制系統(tǒng)原理圖 系統(tǒng)采用三位四通 O型電液伺服閥控制液壓缸的一端。伺服閥對液壓缸下腔供油，下腔壓力增大，上矯直輥驅(qū)動平板下移，輥縫減小，伺服閥卸荷，液壓缸下腔壓力減小，平板上移，輥縫增大。位移傳感器檢測到平板的位移信號的變化，可以反饋給系統(tǒng)，通過對伺服閥的控制來調(diào)節(jié)輸入到液壓缸下腔的壓力油的流量，最終使輥縫維持在恒定值。液壓缸上腔的壓力由背壓閥提供，可以認為是一個常數(shù)。大流量泵對液壓缸下腔供油，小流量泵對液壓缸上腔供油。 由于支撐輥有三排，故設(shè)置 6個液壓缸來控制，每排 有 2個液壓缸來控制其壓下量。而每個液壓缸分別由一個獨立的伺服閥控制。這樣就能夠滿足矯直機對鋼板中心浪形和邊浪的平整。 工作參數(shù)設(shè)定在觸摸屏上，從而實現(xiàn)平板壓下量的設(shè)定，進行精確矯直。電氣控制部分是以帶觸摸屏的 PLC 為核心的自動化控制設(shè)備，有良好的人機界面?？驁D如 所示 機器啟動后，首先在觸摸屏上將前后輥縫及輥子軸向上的壓下量設(shè)定。矯直過程中的輥縫和速度等參數(shù)可以在顯示屏上顯示出來，當出現(xiàn)錯誤時，指示燈報警，同時系統(tǒng)控制壓下油缸卸荷，以松開輥子。 正文 17 圖 電氣控制原理 位置控制系統(tǒng)是一個閉環(huán)控制 系統(tǒng)，通過直線位移傳感器實時檢測每個液壓缸對應(yīng)位置的上下排輥的間距，位置量轉(zhuǎn)化成電流，輸入 PLC 的 A/D 模塊，經(jīng)過比較分析， PLC計算出控制量，經(jīng) D/A 模塊輸出控制電壓，經(jīng)放大器放大后轉(zhuǎn)化成電流，輸入到比例控制閥，控制其流量，從而改變壓下量。 PLC、觸摸屏、旋轉(zhuǎn)編碼器、位移傳感器等可以進行適當選擇。 液壓壓下系統(tǒng)部分參數(shù)計算 1． 液壓缸 每個驅(qū)動平板由兩個液壓缸來控制其壓下量，為分析方便，將其分成兩部分，忽略彼此之間的耦合。和液壓缸相連的驅(qū)動平板的二分之一部分的受力如下 ： 缸體受 力情況 平衡方程： LFAPmgAP ??? 2211 LF 為作用在平板上的外負載； m 為平板和與缸體固定的管道總質(zhì)量 M 的一半。 正文 18 各參數(shù)的確定： 1）系統(tǒng)供油壓力 SP ：考